病区输液管理主从通信系统
作者：黄卫平
单位：第三军医大学新桥医院(400037)
关键词：
中国医疗器械杂志990412 医院智能输液管理系统中，为了达到多房间、多床位、远距离、集中分时显示各床位的输液状况，涉及到由多台8031单片机构成的输液监视装置组成的从机与护士站内486主机之间远距离、多机通信问题。传统的做法是通过主机的RS—232串行口相连。但RS—232标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，因此，通信距离将受此电容的限制。例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大距离仅为15米；且RS—232的驱动器和接受器均采用单端非平衡型线电路，这种电路存在共地噪声和不能共模干扰等问题，其通信可靠性较差，一般只能用于20米以内的通信。另外，还存在一对多机联接不便以及通信最高速率仅为9.6Kb/s等缺点。为了解决这个问题，笔者采用了近年出现的RS—485标准来实现本管理系统中的通信任务。
, http://www.100md.com
RS—485是一种多发送器的电路标准，它规定其驱动器和接受器均为差分平衡型线电路，允许使用一对双绞线作为通信线。由于双绞线的两根传输线在长度和传输信号方向上完全一致和对称，所接受到的干扰信号方向上也完全一致，故出现在差分接受器输入端的干扰信号均为共模方式。又由于长线两端的驱动器与接受器不共地，不存在地回路的电位差和干扰，从而大大提高了其抗干扰能力。当传送数据速率为105bit/s时，传输距离可达1200米。另外，RS—485允许双绞线上一个发送器能驱动32个负载设备。负载设备可以是被动发送器、接受器或收发器(发送器和接受器对)。这使得用RS—485标准组成分布式通信系统更为容易。
1 系统硬件设计
笔者研制的RS—485标准通信接口卡选用了SN75176差分总线收发器。它是用于多点总线传输的双向数据通信的单片集成电路，是为平衡传输线而设计的，完全符合EIA RS—485规范，且将三态输出的差分线驱动器和差分输入的线接受器合为一体，其差分输出和差分输入内连成差分输入、输出总线I/O，而且驱动器和接受器均具备有源的外接控制端，以适应其分时享用公共总线和双向传输信息之用。其总线出口具有很宽的正、负共模电压范围。它的驱动器吸收或供给电流可达60mA，具有很强的负载能力，并具有正负电流限制和热断路保护，以防止线路故障发生。接收的输入阻抗大于12kΩ，输入灵敏度为±200mV。另外，它还具有单5V电源，输入为TTL电平等特点。
, 百拇医药
该通信接口卡主要由一块可编程的UART8250和两块SN75176集成电路组成。具有如下特点：
(1) 能直接插入PC486主机的扩展槽中；
(2) 可靠通信距离达1200米；
(3) 通信速率可达56000Baud；
(4) 地址可设定(Hex200—Hex3F8)；
在从机上，SN75176直接与8031单片机的串行通信口P3.0(RXD)、P3.1(TXD)对应连接，再用单片机的一根口线(P1.7)控制SN75176的收/发k控制端，就完成了8031与SN75176的接口。其电源+5V由单片机电源供给。
2 系统工作原理
, 百拇医药
安装在各病房房间的8031单片机装置(每个装置可管理八张床位)对各床位的输液情况进行数据采样。PC主机和各测量点的装置之间通过RS—485总线接口进行通信，工作在半双工的主从模式下。在通信过程中，主机处于主动状态，单片机装置处于被动状态。单片机与PC机通信采用请求回答方式，当未收到联络信号时，单片机单独工作；当收到主机发出的请求发送数据命令时，单片机即产生中断，发回应答信号，并向主机发送关于该病人即时输液状况的一组数据(如：已输液量、滴液频率、剩余液量和报警等信息)。数据发送完后，再发送一结束标志，PC机接受到此数据后，再向单片机发还此数据，由单片机进行数据比较，若正确，本次发送完毕。PC机即结束与此台装置的通信，而转至与其它台通信。完成一个循环通信后，即把此装置所管理的病人的输液信息按床位号实时显示出来。
3 系统软件设计
PC机的通信软件用C语言编制，单片机用汇编语言编制。
, 百拇医药 3.1 PC机通信软件的设计
(1) 根据通信协议规定，先对8250初始化，即设置波特率、数据位、奇偶类型和停止位数。
(2) 确定数据传送方式，采用查询方式发送地址或数据时，可先用输入指令，检查发送器的保持寄存器是否空置。若空置，则用输出指令将一个数据输出给8250即可。8250会自动依据初始化设置的要求把二进制数串行发送到串行总线上；接受数据时，8250把串行数据转换成并行数据送到接受器的数据寄存器中，并且把“准备接受数据”信号送入状态寄存器中，计算机读到这个信号后，即可用输入指令从接受器的数据寄存器中读入一个数据了。
3.2 单片机通信软件
单片机的数据通信由串行口完成，定时器T1作为波特率发生器，其波特率与PC机一致，数据的传送格式为1位起始位，8位数据位，作为地址/数据控制位的第9位和1位停止位。采用中断方式发送与接受数据，定时器设置为工作模式2，串行口设置为工作方式3，由第9位判断地址码或数据。当某台单片机与PC机发出的地址码一致时，就发出应答信号给PC机，而其他台不响应，这样在某一时刻PC机就只与一台单片机传输信息。
3.3 其他软件
为提高运行速度，主机采用C语言和Foxpro混和编程，可以方便地显示各种画面，进行信息存储、打印报表等，具体实现方法从略。
4 结论
笔者将上述结构的分布式数字通信输液管理系统，在某医院一个病区投入临床试用，大大方便了医患双方，受到用户的好评，取得了较为满意的效果。另外，如将本系统中的输液装置改为监测体温、心率、呼吸等装置，只需在本系统的主机上编制适当的软件即可。显而易见，这种低成本的分布式通信系统在各个医院范围内具有广泛的推广价值。, 百拇医药
单位：第三军医大学新桥医院(400037)
关键词：
中国医疗器械杂志990412 医院智能输液管理系统中，为了达到多房间、多床位、远距离、集中分时显示各床位的输液状况，涉及到由多台8031单片机构成的输液监视装置组成的从机与护士站内486主机之间远距离、多机通信问题。传统的做法是通过主机的RS—232串行口相连。但RS—232标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，因此，通信距离将受此电容的限制。例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大距离仅为15米；且RS—232的驱动器和接受器均采用单端非平衡型线电路，这种电路存在共地噪声和不能共模干扰等问题，其通信可靠性较差，一般只能用于20米以内的通信。另外，还存在一对多机联接不便以及通信最高速率仅为9.6Kb/s等缺点。为了解决这个问题，笔者采用了近年出现的RS—485标准来实现本管理系统中的通信任务。
, http://www.100md.com
RS—485是一种多发送器的电路标准，它规定其驱动器和接受器均为差分平衡型线电路，允许使用一对双绞线作为通信线。由于双绞线的两根传输线在长度和传输信号方向上完全一致和对称，所接受到的干扰信号方向上也完全一致，故出现在差分接受器输入端的干扰信号均为共模方式。又由于长线两端的驱动器与接受器不共地，不存在地回路的电位差和干扰，从而大大提高了其抗干扰能力。当传送数据速率为105bit/s时，传输距离可达1200米。另外，RS—485允许双绞线上一个发送器能驱动32个负载设备。负载设备可以是被动发送器、接受器或收发器(发送器和接受器对)。这使得用RS—485标准组成分布式通信系统更为容易。
1 系统硬件设计
笔者研制的RS—485标准通信接口卡选用了SN75176差分总线收发器。它是用于多点总线传输的双向数据通信的单片集成电路，是为平衡传输线而设计的，完全符合EIA RS—485规范，且将三态输出的差分线驱动器和差分输入的线接受器合为一体，其差分输出和差分输入内连成差分输入、输出总线I/O，而且驱动器和接受器均具备有源的外接控制端，以适应其分时享用公共总线和双向传输信息之用。其总线出口具有很宽的正、负共模电压范围。它的驱动器吸收或供给电流可达60mA，具有很强的负载能力，并具有正负电流限制和热断路保护，以防止线路故障发生。接收的输入阻抗大于12kΩ，输入灵敏度为±200mV。另外，它还具有单5V电源，输入为TTL电平等特点。
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该通信接口卡主要由一块可编程的UART8250和两块SN75176集成电路组成。具有如下特点：
(1) 能直接插入PC486主机的扩展槽中；
(2) 可靠通信距离达1200米；
(3) 通信速率可达56000Baud；
(4) 地址可设定(Hex200—Hex3F8)；
在从机上，SN75176直接与8031单片机的串行通信口P3.0(RXD)、P3.1(TXD)对应连接，再用单片机的一根口线(P1.7)控制SN75176的收/发k控制端，就完成了8031与SN75176的接口。其电源+5V由单片机电源供给。
2 系统工作原理
, 百拇医药
安装在各病房房间的8031单片机装置(每个装置可管理八张床位)对各床位的输液情况进行数据采样。PC主机和各测量点的装置之间通过RS—485总线接口进行通信，工作在半双工的主从模式下。在通信过程中，主机处于主动状态，单片机装置处于被动状态。单片机与PC机通信采用请求回答方式，当未收到联络信号时，单片机单独工作；当收到主机发出的请求发送数据命令时，单片机即产生中断，发回应答信号，并向主机发送关于该病人即时输液状况的一组数据(如：已输液量、滴液频率、剩余液量和报警等信息)。数据发送完后，再发送一结束标志，PC机接受到此数据后，再向单片机发还此数据，由单片机进行数据比较，若正确，本次发送完毕。PC机即结束与此台装置的通信，而转至与其它台通信。完成一个循环通信后，即把此装置所管理的病人的输液信息按床位号实时显示出来。
3 系统软件设计
PC机的通信软件用C语言编制，单片机用汇编语言编制。
, 百拇医药 3.1 PC机通信软件的设计
(1) 根据通信协议规定，先对8250初始化，即设置波特率、数据位、奇偶类型和停止位数。
(2) 确定数据传送方式，采用查询方式发送地址或数据时，可先用输入指令，检查发送器的保持寄存器是否空置。若空置，则用输出指令将一个数据输出给8250即可。8250会自动依据初始化设置的要求把二进制数串行发送到串行总线上；接受数据时，8250把串行数据转换成并行数据送到接受器的数据寄存器中，并且把“准备接受数据”信号送入状态寄存器中，计算机读到这个信号后，即可用输入指令从接受器的数据寄存器中读入一个数据了。
3.2 单片机通信软件
单片机的数据通信由串行口完成，定时器T1作为波特率发生器，其波特率与PC机一致，数据的传送格式为1位起始位，8位数据位，作为地址/数据控制位的第9位和1位停止位。采用中断方式发送与接受数据，定时器设置为工作模式2，串行口设置为工作方式3，由第9位判断地址码或数据。当某台单片机与PC机发出的地址码一致时，就发出应答信号给PC机，而其他台不响应，这样在某一时刻PC机就只与一台单片机传输信息。
3.3 其他软件
为提高运行速度，主机采用C语言和Foxpro混和编程，可以方便地显示各种画面，进行信息存储、打印报表等，具体实现方法从略。
4 结论
笔者将上述结构的分布式数字通信输液管理系统，在某医院一个病区投入临床试用，大大方便了医患双方，受到用户的好评，取得了较为满意的效果。另外，如将本系统中的输液装置改为监测体温、心率、呼吸等装置，只需在本系统的主机上编制适当的软件即可。显而易见，这种低成本的分布式通信系统在各个医院范围内具有广泛的推广价值。, 百拇医药